專利名稱：一種復(fù)用管腳工作模式的自動切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種復(fù)用管腳工作模式的自動切換裝置。
背景技術(shù)：
在芯片設(shè)計(jì)中，由于芯片管腳數(shù)目的限制，經(jīng)常需要復(fù)用管腳。一般來說，管腳的工作模式(功能)由寄存器來決定。程序可以通過寫相應(yīng)的寄存器來控制該管腳的工作模式。在現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)中，被復(fù)用管腳的工作模式在上電后到程序?qū)懭胂鄳?yīng)的寄存器前這段時(shí)間內(nèi)無法改變，始終只能處于缺省的工作模式。這就限制了管腳復(fù)用的靈活性。
圖1顯示了現(xiàn)有復(fù)用管腳工作模式的控制電路結(jié)構(gòu)。圖2顯示了現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)的模式轉(zhuǎn)換時(shí)序圖。從圖中可以看出，在現(xiàn)有的這種結(jié)構(gòu)中，被復(fù)用管腳的工作模式在上電后由于復(fù)位信號的作用被設(shè)置為缺省模式。在程序?qū)懭胂鄳?yīng)的工作模式寄存器前，復(fù)位信號無效后，使能信號有效時(shí)的第一個(gè)時(shí)鐘的上升沿寫入數(shù)據(jù)，該管腳的工作模式無法改變，始終只能處于缺省的工作模式。這就限制了管腳復(fù)用的靈活性。如果一個(gè)管腳在上電復(fù)位后的程序加載過程中被用到的話，這個(gè)管腳在上電復(fù)位過程中的缺省工作模式也就必須被設(shè)置為與程序加載過程中的模式一致。也就是說，該管腳在上電復(fù)位過程中不能被用于其它功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要改進(jìn)現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)，使得被復(fù)用管腳的工作模式在上電復(fù)位后程序運(yùn)行前自動切換到另一所需的模式，增加管腳復(fù)用的靈活性。
本發(fā)明提出了一種復(fù)用管腳工作模式的自動切換裝置，包括工作模式寄存器和管腳控制電路，使能、模式數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位信號輸入到該工作模式寄存器中，在復(fù)位信號無效后，使能信號有效時(shí)，該工作模式寄存器在時(shí)鐘跳變沿的驅(qū)動下，將所述模式數(shù)據(jù)寫入并保存，同時(shí)將其輸出到管腳控制電路，其特征在于該裝置還包括一模式切換控制單元、一選擇器和一邏輯單元，所述模式切換控制單元輸出一模式切換控制信號到選擇器一輸入端和邏輯單元一輸入端，在復(fù)位信號無效后，將該模式切換控制信號置為有效且至少持續(xù)到驅(qū)動模式數(shù)據(jù)寫入工作模式寄存器的時(shí)鐘跳變沿，在總線使能有效前，將模式切換控制信號置為無效；所述選擇器的一個(gè)輸入為總線模式數(shù)據(jù)，另一個(gè)輸入為上電復(fù)位后要自動切換到的模式2數(shù)據(jù)，其輸出即為輸入工作模式寄存器的模式數(shù)據(jù)，其控制端的模式切換控制信號有效時(shí)，選擇模式2數(shù)據(jù)輸出；所述邏輯單元的一個(gè)輸入為總線使能，另一個(gè)輸入為模式切換控制信號，對所述兩輸入信號進(jìn)行“或”運(yùn)算后，得到輸入所述工作模式寄存器的使能信號。
進(jìn)一步，上述方法還可以具有以下特點(diǎn)所述模式切換控制單元為一延遲器，該延遲器接收所述復(fù)位信號，在該復(fù)位信號變?yōu)闊o效時(shí)，至少將其延遲到驅(qū)動模式數(shù)據(jù)寫入工作模式寄存器的時(shí)鐘跳變沿后再輸出。
進(jìn)一步，上述方法還可以具有以下特點(diǎn)所述延遲器是一個(gè)D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D接邏輯1，時(shí)鐘和復(fù)位信號與工作模式寄存器的時(shí)鐘和復(fù)位信號相同，D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出作為模式切換控制信號。
進(jìn)一步，上述方法還可以具有以下特點(diǎn)所述延遲器是一個(gè)D觸發(fā)器，復(fù)位端接0，D端接復(fù)位信號，D觸發(fā)器的Q端數(shù)據(jù)輸出作為模式切換控制信號。
進(jìn)一步，上述方法還可以具有以下特點(diǎn)所述模式切換控制單元包括計(jì)數(shù)器和比較器，所述計(jì)數(shù)器在復(fù)位時(shí)被清零，復(fù)位無效后對計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)增加到最大值時(shí)，該計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保持最大值，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值被輸入到比較器與同樣輸入到比較器中的預(yù)置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出與預(yù)置數(shù)據(jù)相等時(shí)，模式切換控制信號輸出為有效。
進(jìn)一步，上述方法還可以具有以下特點(diǎn)所述預(yù)置數(shù)據(jù)應(yīng)小于復(fù)位信號無效后和總線使能信號有效前的時(shí)鐘個(gè)數(shù)，所述計(jì)數(shù)器從0開始計(jì)數(shù)。
綜上所述，本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的復(fù)用管腳工作模式控制電路，使得被復(fù)用管腳的工作模式在上電復(fù)位后無需程序控制就可以在設(shè)定的時(shí)間被自動切換到所需的模式。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是被復(fù)用的管腳在上電復(fù)位過程中和之后的程序加載過程中可以工作在不同的模式，增加了管腳復(fù)用的靈活性。


圖1為現(xiàn)有的管腳工作模式控制電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2為圖1中現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)的模式轉(zhuǎn)換時(shí)序圖。
圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施例中的自動切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本發(fā)明圖3中自動切換裝置的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖。
圖5為本發(fā)明的第二實(shí)施例中的自動切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明圖5中自動切換裝置的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖。
圖7為本發(fā)明的第三實(shí)施例中的自動切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖8為本發(fā)明圖7中自動切換裝置的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖(預(yù)置數(shù)據(jù)＝0)。
圖9為本發(fā)明圖7中自動切換裝置的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖(預(yù)置數(shù)據(jù)＝2)。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種復(fù)用管腳工作模式的自動切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。與現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)相比，增加了一個(gè)D觸發(fā)器，一個(gè)選擇器和一個(gè)或門。D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D接邏輯1，時(shí)鐘和復(fù)位信號與工作模式寄存器的時(shí)鐘和復(fù)位信號相同。工作模式寄存器的使能信號由總線使能和D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出Q進(jìn)行“或”運(yùn)算以后得到。D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出同時(shí)也用來控制選擇器產(chǎn)生工作模式寄存器的數(shù)據(jù)輸入。選擇器的其中一個(gè)輸入依舊為總線模式數(shù)據(jù)，此處用模式1來表示，另一個(gè)輸入為上電復(fù)位后要自動切換到的模式數(shù)據(jù)，此處用模式2來表示。
被復(fù)用管腳的工作模式在上電后由于復(fù)位信號的作用依舊被設(shè)置為缺省模式。在復(fù)位信號無效后，在還沒有到達(dá)下一個(gè)時(shí)鐘上升沿之前，D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出仍為1，此輸出與總線使能進(jìn)行或運(yùn)算后得到使能輸出，于是，工作模式寄存器的使能為1，又因?yàn)樗鯠觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出用來控制選擇器產(chǎn)生工作模式寄存器的數(shù)據(jù)輸入。此時(shí)選擇器的輸出為模式2，于是，工作模式寄存器的數(shù)據(jù)輸入為模式2。那么，在復(fù)位信號無效后的第1個(gè)時(shí)鐘上升沿，工作模式寄存器的內(nèi)容被改寫為模式2，這樣就實(shí)現(xiàn)了該管腳工作模式由上電復(fù)位后到程序?qū)懭胂鄳?yīng)的寄存器前的自動切換。
同時(shí)，由于D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端接1，D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出也在同一個(gè)上升沿變?yōu)?。相應(yīng)的，工作模式寄存器的使能由總線使能和D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行“或”運(yùn)算后，所得結(jié)果由總線使能控制，而總線模式數(shù)據(jù)與選擇器相連，此時(shí)的選擇器輸出為模式1，總線模式數(shù)據(jù)與選擇器輸出一致，那么，數(shù)據(jù)輸入由總線模式數(shù)據(jù)來控制，這與現(xiàn)有設(shè)計(jì)是一致的，總線使能信號有效時(shí)，將模式1數(shù)據(jù)寫入工作模式寄存器，從而將管腳工作模式再切換為模式1。
圖4為本發(fā)明提出的圖3的復(fù)用管腳工作模式的自動切換結(jié)構(gòu)的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖。在圖中示出的第1～2個(gè)時(shí)鐘復(fù)位信號有效，管腳的工作模式為缺省模式，第3個(gè)時(shí)鐘上升沿切換為模式2，在第11個(gè)時(shí)鐘上升沿再次切換為模式1。
第二實(shí)施例從圖4可以看到使能信號實(shí)際上與復(fù)位信號被延遲到下一個(gè)時(shí)鐘上升沿所產(chǎn)生的信號相同，因此本發(fā)明也可以用如圖5的電路來實(shí)現(xiàn)。與圖4的電路結(jié)構(gòu)相比，D觸發(fā)器的Q端被用來控制選擇器和使能信號，reset端接0(不復(fù)位)，D端接復(fù)位信號。該D觸發(fā)器的功能相當(dāng)于將復(fù)位信號延遲到下一個(gè)時(shí)鐘上升沿，唯一的改變是Q的波形變成了Q的波形。其它連接與圖3中相同。
被復(fù)用管腳的工作模式在上電后由于復(fù)位信號的作用依舊被設(shè)置為缺省模式。在復(fù)位信號無效后，在還沒有到達(dá)下一個(gè)時(shí)鐘上升沿之前，D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出仍為1，此輸出與總線使能進(jìn)行或運(yùn)算后得到使能輸出，于是，工作模式寄存器的使能為1，又因?yàn)樗鯠觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出用來控制選擇器產(chǎn)生工作模式寄存器的數(shù)據(jù)輸入，此時(shí)選擇器的輸出為模式2，于是，工作模式寄存器的數(shù)據(jù)輸入為模式2。那么，在復(fù)位信號無效后的第1個(gè)時(shí)鐘上升沿，工作模式寄存器的內(nèi)容被改寫為模式2，這樣就實(shí)現(xiàn)了該管腳工作模式由上電復(fù)位后到程序?qū)懭胂鄳?yīng)的寄存器前的自動切換。
同時(shí)，由于reset端接0，D端接復(fù)位信號，D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端接0，相應(yīng)的，使能由總線使能控制，數(shù)據(jù)輸入由總線模式數(shù)據(jù)來控制，總線使能信號有效時(shí)，將管腳工作模式再切換為模式1。
相應(yīng)的時(shí)序轉(zhuǎn)換波形圖如圖所示。工作模式在第1～2個(gè)時(shí)鐘為缺省模式，在第3個(gè)時(shí)鐘上升沿切換為模式2，在第11時(shí)鐘上升沿再次切換為模式1。
可以看出，第一和第二實(shí)施例的D觸發(fā)器實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)延遲器，該延遲器接收所述復(fù)位信號，在該復(fù)位信號變?yōu)闊o效時(shí)，至少將其延遲到驅(qū)動模式數(shù)據(jù)寫入工作模式寄存器的時(shí)鐘跳變沿后再輸出。但本發(fā)明也可以采用其它可實(shí)現(xiàn)該功能的各種延遲器。
第三實(shí)施例與圖3和圖5中的電路結(jié)構(gòu)相比，圖7中的D觸發(fā)器的功能由計(jì)數(shù)器和比較器來實(shí)現(xiàn)。電路中的計(jì)數(shù)器在復(fù)位時(shí)被清零，復(fù)位無效后開始計(jì)數(shù)。當(dāng)增加到最大值時(shí)，該計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保持最大值(不循環(huán)計(jì)數(shù))。計(jì)數(shù)器的數(shù)值被輸出到比較器與預(yù)置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出與預(yù)置數(shù)據(jù)相等時(shí)，比較器的信號相等輸出1，其余情況都輸出0。其它連接與圖3中相同。
當(dāng)比較器的信號輸出為1時(shí)，所述輸出與總線使能進(jìn)行“或”運(yùn)算后得到使能輸出，于是，工作模式寄存器的使能為1，又因?yàn)樗鲚敵鍪沟孟噙B的選擇器輸出模式2數(shù)據(jù)，而選擇器的數(shù)據(jù)輸出作為工作模式寄存器的數(shù)據(jù)輸入，于是，所述數(shù)據(jù)輸出為模式2數(shù)據(jù)。
在圖7的電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中，被控制管腳工作模式的自動切換時(shí)間可由預(yù)置數(shù)據(jù)來控制。圖8中所示為預(yù)置數(shù)據(jù)為0時(shí)的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖，由于計(jì)數(shù)器輸出在第1～2個(gè)時(shí)鐘都為0，所以比較器的信號相等輸出為1，于是，工作模式寄存器的使能在第1～2個(gè)和第10時(shí)鐘為1，所述數(shù)據(jù)輸出為模式2數(shù)據(jù)。那么，在復(fù)位信號無效后的第1個(gè)時(shí)鐘上升沿，工作模式寄存器的內(nèi)容被改寫為模式2。這與圖3和圖5的電路結(jié)構(gòu)的功能相同。同時(shí)，在該時(shí)鐘上升沿，計(jì)算器輸出變?yōu)?，使得比較器的輸出變?yōu)?，此時(shí)寄存器的使能由總線使能控制，數(shù)據(jù)輸入由總線模式數(shù)據(jù)控制，在第11時(shí)鐘上升沿再次切換為模式1。
圖9中所示為預(yù)置數(shù)據(jù)為2時(shí)的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖，計(jì)數(shù)器輸出在第4個(gè)時(shí)鐘比較器的信號相等輸出為1，于是，工作模式寄存器的使能在第4個(gè)和第10時(shí)鐘為1，所述數(shù)據(jù)在第4個(gè)時(shí)鐘輸出為模式2數(shù)據(jù)。那么，在復(fù)位信號無效后的第3個(gè)時(shí)鐘上升沿，工作模式寄存器的內(nèi)容被改寫為模式2。
當(dāng)比較器的信號輸出為0時(shí)，使能輸出由總線使能控制，數(shù)據(jù)輸入由總線模式數(shù)據(jù)來控制。
在以上設(shè)計(jì)中，我們假定了芯片時(shí)鐘與復(fù)位控制模塊的設(shè)計(jì)以及布局布線的過程確保了該電路能滿足復(fù)位信號和時(shí)鐘信號之間的恢復(fù)時(shí)間限制(Recovery)和清除時(shí)間限制(Removal)，也就是說，復(fù)位信號不會在時(shí)鐘上升沿附近變化并產(chǎn)生不可預(yù)料的電路狀態(tài)。
在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要選擇相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)。如果需要在復(fù)位信號無效后的延遲一段時(shí)間再切換被控制管腳的工作模式，則應(yīng)選擇圖7中的電路結(jié)構(gòu)。否則可以選擇圖3或圖5的電路結(jié)構(gòu)以減少實(shí)現(xiàn)該電路所需的硬件開銷。
本發(fā)明在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還可以做各種變換。
例如，可以在時(shí)鐘上升沿的驅(qū)動下寫入工作模式寄存器的工作模式，也可以在下降沿的驅(qū)動下寫入。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)用管腳工作模式的自動切換裝置，包括工作模式寄存器和管腳控制電路，使能、模式數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位信號輸入到該工作模式寄存器中，在復(fù)位信號無效后，使能信號有效時(shí)，該工作模式寄存器在時(shí)鐘跳變沿的驅(qū)動下，將所述模式數(shù)據(jù)寫入并保存，同時(shí)將其輸出到管腳控制電路，其特征在于該裝置還包括一模式切換控制單元、一選擇器和一邏輯單元，所述模式切換控制單元輸出一模式切換控制信號到選擇器控制端和邏輯單元一輸入端，在復(fù)位信號無效后，將該模式切換控制信號置為有效且至少持續(xù)到驅(qū)動模式數(shù)據(jù)寫入工作模式寄存器的時(shí)鐘跳變沿，在總線使能有效前，將模式切換控制信號置為無效；所述選擇器的一個(gè)輸入為總線模式數(shù)據(jù)，另一個(gè)輸入為上電復(fù)位后要自動切換到的臨時(shí)切換模式數(shù)據(jù)，其輸出即為輸入工作模式寄存器的模式數(shù)據(jù)，其控制端的模式切換控制信號有效時(shí)，選擇臨時(shí)切換模式數(shù)據(jù)輸出；所述邏輯單元的一個(gè)輸入為總線使能，另一個(gè)輸入為模式切換控制信號，對所述兩輸入信號進(jìn)行“或”運(yùn)算后，得到輸入所述工作模式寄存器的使能信號。
2.如權(quán)利要求1所述的自動切換裝置，其特征在于所述模式切換控制單元為一延遲器，該延遲器接收所述復(fù)位信號，在該復(fù)位信號變?yōu)闊o效時(shí)，至少將其延遲到驅(qū)動模式數(shù)據(jù)寫入工作模式寄存器的時(shí)鐘跳變沿后再輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的自動切換裝置，其特征在于所述延遲器是一個(gè)D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D接邏輯1，時(shí)鐘和復(fù)位信號與工作模式寄存器的時(shí)鐘和復(fù)位信號相同，D觸發(fā)器的反向數(shù)據(jù)輸出作為模式切換控制信號。
4.如權(quán)利要求2所述的自動切換裝置，其特征在于所述延遲器是一個(gè)D觸發(fā)器，復(fù)位端接0，D端接復(fù)位信號，D觸發(fā)器的Q端數(shù)據(jù)輸出作為模式切換控制信號。
5.如權(quán)利要求2所述的自動切換裝置，其特征在于所述模式切換控制單元包括計(jì)數(shù)器和比較器，所述計(jì)數(shù)器在復(fù)位時(shí)被清零，復(fù)位無效后對計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)增加到最大值時(shí)，該計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保持最大值，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值被輸入到比較器與同樣輸入到比較器中的預(yù)置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出與預(yù)置數(shù)據(jù)相等時(shí)，模式切換控制信號輸出為有效。
6.如權(quán)利要求5所述的自動切換裝置，其特征在于所述預(yù)置數(shù)據(jù)應(yīng)小于復(fù)位信號無效后和總線使能信號有效前的時(shí)鐘個(gè)數(shù)，所述計(jì)數(shù)器從0開始計(jì)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種復(fù)用管腳工作模式的自動切換裝置，包括工作模式寄存器和管腳控制電路，使能、數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和復(fù)位信號輸入到工作模式寄存器中，在復(fù)位信號無效后，使能信號有效時(shí)，在時(shí)鐘跳變沿，將所述模式數(shù)據(jù)寫入并保存，輸出到管腳控制電路，該裝置還包括一模式切換控制單元、一選擇器和一邏輯單元，所述模式切換控制單元輸出一模式切換控制信號，在復(fù)位信號無效后，將其置為有效；所述選擇器的一輸入為總線模式數(shù)據(jù)，另一輸入為模式2數(shù)據(jù)，其輸出為工作模式寄存器的模式數(shù)據(jù)，當(dāng)模式切換控制信號有效時(shí)，輸出模式2數(shù)據(jù)；所述邏輯單元的一輸入為總線使能，另一輸入為模式切換控制信號，對兩輸入信號進(jìn)行“或”運(yùn)算，得到工作模式寄存器的使能信號。
文檔編號G06F13/38GK1889066SQ20061008969
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者李磊 申請人:北京中星微電子有限公司